DE974634C

DE974634C - Process for burning glass by gasifying a fine-grain fuel

Info

Publication number: DE974634C
Application number: DER5484A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr-Ing Nistler
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EON Ruhrgas AG
Priority date: 1951-03-03
Filing date: 1951-03-03
Publication date: 1961-03-09

Description

Verfahren zur Brennglaserzeugung durch Vergasen eines feinkörnigen Brennstoffes Es ist bekannt, feinkörnige ßrennstoiffe dadurch zu vergasen, daß man das Vergasungsmittel durch eine in einem Gaserzeuger befindliche Schüttung so kräftig von unten nach oben hindurchbläst, daß die Schüttung ähnlich wie eine Flüssigkeit in eine wirbelnde und wallende Bewegung gerät. Ein Nachteil dieses sogenannten M'inklerverfahrens ist es, daß ein großer Teil des Brennstoffes in Form feinen Staubes aus dem Wirbelschichtvergaser ausgetragen und nicht vergast wird, sondern dem Gas zu anderweitiger Verwendung, z. B. in Staubfeuerungen, entzogen werden muß. Es ist auch bekannt, den Staub aus dem im Wirbelschichtvergaser erzeugten Gas abzuscheiden und in das wallende Brennstoffbett zurückzuführen. Da der teilweise vergaste, einen höheren Aschegehalt besitzende Staub reaktionsträge ist und ferner von dem durch das wallende Brennstoffbett strömenden Gasstrom mitgerissen wird, so daß er auch infolge seiner kleinen Relativgeschwindigkeit gegenüber dem Gasstrom sich nur schwer vergasen läßt, ist mit dieser Maßnahme die Gefahr einer Anreicherung von im Kreislauf geführtem feinem, unvollständig vergastem Staub verbunden. Die Anwendung einer höheren Betriebstemperatur, beispielsweise durch Verwendung eines sauerstoffreicheren Vergasungsmittels, mit dem Ziel einer vollständigen Vergasung des Brennstoffes hat aber die Bildung von nichtbrennbaren Gasbestandteilen und daher die Erzeugung eines heizwertärmeren Gases zur Folge. Auch die bekannte Maßnahme, den abgeschiedenen Staub in einen Raum des Wirbelschichtvergasers oberhalb des wallenden Brennstoffbettes zurückzuführen und mittels eines in diesen Raum zusätzlich eingeführten Vergasungsmittels nachzuvergasen, ist mit den gleichen Nachteilen verbunden. Ein weiterer Nachteil des sogenannten Winklerverfahrens besteht darin, daß backende Kohlen ohne eine die Backfähigkeit vermindernde Vorbehandlung nicht in das wallende Brennstoffbett eingespeist werden dürfen.Process for producing burning glass by gasifying a fine-grained Fuel It is known to gasify fine-grained ßrennstoiffe in that one the gasification agent is so powerful through a bed in a gas generator blows through it from bottom to top, so that the bed is similar to a liquid gets into a swirling and flowing movement. A disadvantage of this so-called M'inkler method it is that a large part of the fuel in the form of fine dust from the fluidized bed gasifier is discharged and not gasified, but the gas for other use, z. B. in dust firing, must be withdrawn. It's also known to keep the dust off to separate the gas generated in the fluidized bed gasifier and into the surging fuel bed traced back. Because the partially gasified one has a higher ash content Dust is inert and also from that flowing through the flowing fuel bed Gas flow is entrained, so that it is also due to its small relative speed compared to the gas flow can be gasified only with difficulty, this measure is the There is a risk of an accumulation of fine, incompletely gasified substances that have been circulated Connected to dust. The use of a higher operating temperature, for example by using a more oxygenated gasifier, with the aim of a but complete gasification of the fuel has the formation of non-combustible Gas components and therefore the production of a lower calorific value gas result. Also the known measure, the separated dust in a room of the fluidized bed gasifier above the flowing fuel bed and by means of one in this Space additionally introduced gasification agent is post-gasified with the same Disadvantages associated. There is another disadvantage of the so-called Winkler method in that baking coals without one the baking ability diminishing Pretreatment must not be fed into the flowing fuel bed.

Diese Nachteile vermeidet die Erfindung in erster Linie durch ein Verfahren zur Brenngaserzeugung durch Vergasen eines feinkörnigen Brennstoffes in einem Wirbelschichtvergaser und Nachvergasen des aus dem im Wirbelschichtv ergaser erzeugten Gas abgeschiedenen Staubes in einem von dem im Wirbelschichtvergaser erzeugten Gas nicht durchströmten Staubvergaser, wobei dem Wirbelschichtvergaser der feinkörnige Brennstoff unter Verwendung des aus dem Staubvergaser, z. B. einer Wirbelkammer, austretenden heißen Gases als Traggas zugeführt wird und/oder die aus dem Wirbelschichtvergaser in festem Zustand ausgetragene Schlacke zerkleinert, in den Staubvergaser eingeblasen und dort erschmolzen wird.The invention avoids these disadvantages primarily by a Process for generating fuel gas by gasifying a fine-grained fuel in a fluidized bed gasifier and post-gasification of the from the fluidized bed gasifier generated gas separated dust in one of the generated in the fluidized bed gasifier Gas does not flow through dust gasifier, whereby the fluidized bed gasifier is the fine-grained Fuel using the from the dust gasifier, e.g. B. a vortex chamber, exiting hot gas is supplied as a carrier gas and / or from the fluidized bed gasifier Slag discharged in the solid state is crushed and blown into the dust gasifier and is melted there.

Es wird also das Winklerverfahren des Wirbelschichtvergasers mit einem Verfahren zur Vergasung staubförmiger Brennstoffe in einem Staubvergaser vereinigt, bei dem man in an sich bekannter Weise in geeigneten Reaktionsräumen, z. B. Wirbelkammern, Staubflammen mit starkem Brennstoffüberschuß brennen läßt. Mit einem solchen Verfahren kann man in dem Staubvergaser bei Anwendung besonderer Maßnahmen, z. B. bei hoher Vorwärmung des Vergasungsmittels, Verwendung von heißem Brennstoffstaub, Anwendung von Schwingungen im Reaktionsraum u. dgl., auch gasarme und vollkommen entgaste Brennstoffstäube vergasen, wie sie in dem im Wirbelschichtvergaser erzeugten Gas vorhanden sind. Wird der Wirbelschichtvergaser mit einer niedrigeren Temperatur betrieben, bei der die Schlacke in festem Zustand anfällt, indem das Vergasungsmittel nicht oder nur schwach vorgewärmt wird und/oder der Sauerstoffgehalt des Vergasungsmittels verhältnismäßig niedrig gehalten, d. h. ein höherer Brennstoffüberschuß angewendet wird. so wird in dem Wirbelschichtvergaser ein sehr wertvolles, heizkräftiges Gas erzeugt. Die Vergasung des aus dem Wirbelschichtvergaser ausgetragenen, teilweise vergasten Staubes in dem Staubvergaser kann hingegen bei höherer Temperatur durch starke Vorwärmung des Vergasungsmittels und/oder höhere Sauerstoffkonzentration im Vergasungsmittel erfolgen, so daß die Schlacke erschmolzen wird und eine restlose Ausnutzung des Brennstoffes erreicht wird. Das hierbei erzeugte heizwertärinere Gas wird in den Wirbelschichtvergaser geleitet und das im Gas enthaltene C 0z daher dort wieder zu C O reduziert. Erfindungsgemäß kann die im Wirbelschichtvergaser anfallende feste Asche dem Staubvergaser zugeführt und dort erschmolzen werden, so daß in ihr enthaltener unvergaster Kohlenstoff noch nutzbar gemacht wird. Auf diese Weise wird als ein äußerst wertvolles, heizkräftiges Gas bei völliger Ausnutzung des Brennstoffs erzeugt. Erfindungsgemäß wird dem Wirbelschichtv ergaser mit wallendem Brennstoffbett der feinkörnige Brennstoff unter Verwendung des aus dem Staubvergaser austretenden heißen Gases als Traggas zugeführt. Dies kann z. B. in der Weise geschehen, daß der feinkörnige Brennstoff in das aus dem Staubvergaser austretende Gas eingespeist und dieses Gas dem als Staubabscheider, z. B. als Zyklon, ausgebildeten oberen Teil des Wirbelschichtvergasers mit wallendem Brennstoffbett zugeführt wird. Es wird daher die Abwärme des Staubvergasungsverfahrens zur Vorschwelung des Brennstoffes ausgenutzt und dadurch die Backfähigkeit des Ausgangsbrennstoffes aufgehoben. Für das Verfahren nach der Erfindung ist sonach die Backfähigkeit des Brennstoffes unschädlich. Aber auch an die Mahlfeinheit des Brennstoffes werden keine großen Anforderungen gestellt; es ist sogar ein großer Anteil an gröberen Bestandteilen in dem gemahlenen Brennstoff erwünscht. Man braucht deshalb die Stein- oder Braunkohle nur auf eine Korngröße von 5 bis io mm vorzubrechen, erspart also einen teuren Mahlprozeß.So it is the Winkler process of the fluidized bed gasifier with a Process for the gasification of pulverulent fuels combined in a dust gasifier, in which one in a known manner in suitable reaction spaces, for. B. vortex chambers, Lets burn dust flames with a large excess of fuel. With such a procedure can be used in the dust gasifier when using special measures such. B. at high Preheating of the gasification agent, use of hot fuel dust, application of vibrations in the reaction space and the like, also low in gas and completely degassed Gasify fuel dusts, as in the gas generated in the fluidized bed gasifier available. The fluidized bed gasifier will run at a lower temperature operated, in which the slag is obtained in a solid state by the gasification agent is not preheated or is only slightly preheated and / or the oxygen content of the gasification agent kept relatively low, d. H. a higher fuel excess is applied will. in this way a very valuable, high-heat gas is produced in the fluidized bed gasifier generated. The gasification of the discharged from the fluidized bed gasifier, partially gasified dust in the dust gasifier can, however, through at a higher temperature strong preheating of the gasification agent and / or higher oxygen concentration take place in the gasification agent, so that the slag is melted and a residue Utilization of the fuel is achieved. The lower calorific value generated here Gas is fed into the fluidized bed gasifier and therefore the CO2 contained in the gas there again reduced to C O. According to the invention, in the fluidized bed gasifier solid ash that accumulates is fed to the dust gasifier and melted there, so that the non-gasified carbon contained in it is still made usable. on this way is considered to be an extremely valuable, heating gas when fully utilized generated by the fuel. According to the invention is the fluidized bed gasifier with flowing Fuel bed of fine-grain fuel using the from the dust gasifier escaping hot gas supplied as a lifting gas. This can e.g. B. be done in such a way, that the fine-grained fuel is fed into the gas emerging from the dust gasifier and this gas as a dust collector, z. B. as a cyclone, trained upper part of the fluidized bed gasifier is supplied with a surging fuel bed. It will hence the waste heat of the dust gasification process for pre-carbonization of the fuel exploited and thereby abolished the baking ability of the starting fuel. For the method according to the invention is therefore harmless to the baking ability of the fuel. But there are also no great demands on the fineness of the fuel posed; there is even a large proportion of the coarser ingredients in the ground Fuel desired. You therefore only need the hard coal or lignite for one Pre-breaking grain sizes of 5 to 10 mm saves an expensive grinding process.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes eine Vergasungsanlage schematisch dargestellt.In the drawing is an exemplary embodiment of the subject matter of the invention a gasification plant shown schematically.

Mit i ist die Reaktionskammer (z. B. eine Wirbelkammer) eines Staubvergasers und mit a ein Gaserzeuger mit wallendem Brennstoffbett (Winklergenerator) bezeichnet. Aus dem Staubvergaser i entweichen die Gase durch einen Kanal 3, der in den oberen Teil des Winklervergasers 2 mündet. Der Brennstoff, z. B. backende Steinkohle, die auf eine Korngröße von etwa 5 mm vorgebrochen ist, wird aus einem Bunker 4. in den Kanal 3 eingespeist. Dort wird er von den heißen Gasen erfaßt und dabei erhitzt und geschwelt.The reaction chamber (e.g. a swirl chamber) of a dust gasifier is designated with i and a gas generator with a flowing fuel bed (Winkler generator) is designated with a. The gases escape from the dust gasifier i through a channel 3 which opens into the upper part of the Winkler gasifier 2. The fuel, e.g. B. baking coal, which has been pre-crushed to a grain size of about 5 mm, is fed into the channel 3 from a bunker 4. There it is seized by the hot gases and heated and smoldered in the process.

Die erforderliche Schweldauer kann man dadurch wesentlich verkürzen, daß man den Brennstoff vor dem Einspeisen bis auf etwa doo° C vorwärmt, also bis knapp unterhalb der Temperatur, bei der backfähige Kohlen plastisch werden. Diese Vorwärmung kann z. B. durch Beheizen der Einspeiseschnecke geschehen.The required smoldering time can be shortened significantly, that the fuel is preheated to about doo ° C before feeding, so up to just below the temperature at which baked coals become plastic. These Preheating can be done e.g. B. done by heating the feed screw.

Der heiße Gasstrom in dein Kanal 3 befördert den Brennstoff in den Gaserzeuger 2, dessen oberer Teil als Zyklon ausgebildet ist, indem der Kanal 3 tangential in den Gaserzeuger 2 mündet und der Austritt des Gases durch einen axial angeordneten, von oben her in den Gaserzeuger hineinragenden Kanal 5 erfolgt. Man kann aber auch irgendwelche anderen Staubabscheider, z. B. Prallplattenabscheider, Multiklone u. dgl., verwenden. Die grobkörnigen Bestandteile des in dem Gas mitgeführten Schwelkoksstaubes werden daher ausgeschieden und im unteren Teil des Gaserzeugers 2 in dem wallenden Brennstoffbett vergast. Das hierbei entstehende Gas entweicht zusammen mit dem im Staubvergaser i erzeugten Gas und mit dem im Kanal 3 entstandenen Schwelgas durch den Kanal 5. Der hierbei mitgeführte entgaste Feinstaub wird durch geeignete Vorrichtungen, z. B. einen Multiklon 6, ausgeschieden. Von dort gelangt dieser Staub in die Düsen 7 des Staubvergasers i. Es wird also einerseits der Staubvergaser mit dem Feinstaub betrieben, der in dem aus dem Winklergenerator austretenden Gas anfällt, und andererseits wird der Winklergenerator mit dem Brennstoff betrieben, der durch das aus dem Staubvergaser austretende Gas geschwelt ist.The hot gas flow in your channel 3 conveys the fuel into the Gas generator 2, the upper part of which is designed as a cyclone, in which the channel 3 opens tangentially into the gas generator 2 and the exit of the gas through an axial arranged, protruding from above into the gas generator channel 5 takes place. Man but can also be any other dust collector, e.g. B. baffle plate separator, Use multiclones and the like. The coarse-grained components of the entrained in the gas Smoldering coke dust is therefore excreted and in the lower part of the gas generator 2 gasified in the flowing fuel bed. The resulting gas escapes together with the gas generated in the dust gasifier i and with the gas generated in duct 3 Carbonization gas through channel 5. The degassed fine dust entrained in this process is carried through suitable devices, e.g. B. a Multiclon 6, excreted. Got from there this dust into the nozzles 7 of the dust gasifier i. So on the one hand it becomes the dust carburetor operated with the fine dust in the gas emerging from the Winkler generator accrues, and on the other hand, the Winklergenerator with the fuel operated, smoldered by the gas escaping from the dust gasifier.

Die beiden miteinander gekoppelten @`ergasungsprozesse arbeiten mit verschiedenen Temperaturniveaus. Das Vergasungsmittel für den Staubvergaser i wird nämlich stark vorgewärmt, während das Vergasungsmittel für den Winklergenerator 2 überhaupt nicht oder nur schwach vorgewärmt wird. Bei dein dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Vergasungsmittel für beide Gaserzeuger von einem Lüfter 8 angesaugt und dem Bodenstück des Winklergenerators 2 unmittelbar durch eine Leitung 9 zugeführt. Das für den Staubvergaser i bestimmte Vergasungsmittel strömt hingegen durch einen Wärmeaustauscher io, der von dem erzeugten Gas beheizt wird, und gelangt von da zu den Düsen 7. Infolgedessen fällt die Schlacke aus dem Winklergenerator 2 in festem Zustand an, während die Schlacke im Reaktionsraum des Staubvergasers schmilzt und in flüssigem Zustand abgeführt wird.The two coupled @ `` gasification processes work together different temperature levels. The gasifier for the dust carburetor i is namely strongly preheated, while the gasifier for the Winklergenerator 2 is not preheated at all or only weakly. In your illustrated embodiment the gasification agent for both gas generators is sucked in by a fan 8 and the bottom section of the angle generator 2 is fed directly through a line 9. The gasification agent intended for the dust gasifier i, on the other hand, flows through one Heat exchanger io, which is heated by the gas generated, and passes from there to the nozzles 7. As a result, the slag falls from the Winkler generator 2 in solid State while the slag melts in the reaction chamber of the dust gasifier and is discharged in the liquid state.

Zweckmäßig wird die im Winklergenerator 2 anfallende Schlacke, nachdem sie mittels eines Rührarmes i i od. dgl. ausgetragen worden ist, mittels einer Mühle 12 zerkleinert und zusammen mit dem Feinstaub dem Staubvergaser i zugeführt. Dort wird diese Schlacke erschmolzen, so daß der in ihr enthaltene unvergaste Kohlenstoff noch nutzbar gemacht wird. Außerdem erreicht man hierdurch, daß die Schlacke des gesamten Prozesses in einheitlicher Form anfällt, z. B. als Schlackensand, der durch Granulierung der flüssigen Schlacke in einem Wasserbad 13 gewonnen ist.The slag occurring in the winkler generator 2 is expedient after it has been discharged by means of a stirring arm or the like, by means of a mill 12 and fed to the dust gasifier i together with the fine dust. there this slag is melted, so that the ungased carbon contained in it is still being made usable. In addition, this ensures that the slag of the entire process is obtained in a uniform form, e.g. B. as slag sand through Granulation of the liquid slag in a water bath 13 is obtained.

Die verschiedenen Temperaturniveaus der beiden Vergasungsprozesse kann man auch dadurch herbeiführen, daß man die Sauerstoffkonzentration im Vergasungsmittel für den Staubvergaser höher wählt als die Sauerstoffkonzentration im Vergasungsmittel für das wallende Brennstoffbett. :Ulan kann diese Maßnahme auch in Verbindung mit der verschieden hohen Vorwärrnung des Vergasungsmittels anwenden.The different temperature levels of the two gasification processes can also be brought about by the fact that the oxygen concentration in the gasifying agent for the dust gasifier selects higher than the oxygen concentration in the gasifier for the flowing fuel bed. : Ulan can also use this measure in conjunction with the different levels of preheating of the gasification agent.

Die Vergasungsluft kann auch mit Wasserdampf gemischt werden, wobei man die Zusatzdampfmengen für die beiden Gaserzeuger auch verschieden einstellen kann.The gasification air can also be mixed with water vapor, whereby the additional steam quantities for the two gas generators can also be set differently can.

Man kann den Prozeß auch so leiten, daß die gesamte Brennstoffmenge durch den Staubvergaser geleitet wird, da man derartige Staubvergaser mit sehr hohem Brennstoffüberschuß betreiben kann. Ferner ist es möglich, den Ausgangsbrennstoff zu sichten und den Feinkornanteil durch die Düsen in den Staubvergaser einzublasen, während der abgetrennte Grobkornanteil in den Verbindungskanal 3 zwischen dem Staubvergaser und dein Winklergenerator eingespeist wird.You can also direct the process so that the entire amount of fuel is passed through the dust gasifier, since you have such a dust gasifier with a very high Can operate excess fuel. It is also possible to use the starting fuel to sift through and to blow the fine grain fraction through the nozzles into the dust gasifier, while the separated coarse grain fraction in the connecting channel 3 between the dust gasifier and your Winklergenerator is fed.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for generating fuel gas by gasification a fine-grain fuel in a fluidized bed gasifier and post-gasification of the dust separated from the gas generated in the fluidized bed gasifier in one the dust gasifier not flowed through by the gas generated in the fluidized bed gasifier, characterized in that your fluidized bed gasifier (2) is the fine-grain fuel using the from the dust gasifier (i), e.g. B. a vortex chamber, exiting hot gas is supplied as a carrier gas and / or from the fluidized bed gasifier (2) Slag discharged in the solid state, crushed, into the dust gasifier (i) is blown in and melted there.

2. The method according to claim i, characterized in that that the gas escaping from the dust gasifier (i) is fed to a trap at the top The end of the fluidized bed gasifier (2) is supplied.

3. The method according to claim i or 2, characterized in that the fine-grain fuel through the dust gasifier (i) is passed through.

4. The method according to claim i or 2, characterized in that that the fine-grained fuel is sighted and the dusty components in the Dust carburetor (i) are blown in, while the coarser components in the out the gas flow exiting the dust gasifier (i) are fed in.

5. Procedure according to one of claims i to 4, characterized in that the gasification agent for the dust gasifier (i), expediently preheated by heat exchange with the gas produced becomes, while the gasification agent for the fluidized bed gasifier (2) weaker or is not preheated at all.

6. The method according to any one of claims i to 5, characterized in that the gasification agent for the dust gasifier (i) has a higher oxygen content than the gasification agent for the fluidized bed gasifier (2). Considered publications: German Patent Nos. 496 343, 497 89- +, 541 686, 647 142; French Patent No. 970,040; British Patent No. 309253, 321422, 394747, 586391 "Industrial and Engineering Cheinistry", vol 40, 1948, pp 562-567, 568 and 57 0th. "Gas and water compartment", 9o. Year, 1949, p. 58i; Bureau of Mines, Report of Investigations, No. 4733, November 1950, pp. 12, 28 and 35 and Figures 16, 25 and 52; No. 4770, February 1951, pp. 16, 17, 19, 48, 49, 51 and 56 and Fig. 46; HR Trenker, "Die Gaserzeuger", Berlin, 1 923, pp. 68 to 72; German old patent applications K 162,405 V / 24e and K i62477 V / 24e (cf. "Excerpts from German patent applications", Vol. 9, p. 3o1).